Ősi víznyomok a Marson

A Mars Express-szonda új mérései szerint két csoportba sorolhatók a Mars felszínén lévő, mállott ásványok: Kialakult egy csoport az ősi, vizes időszakban, majd egy másik a későbbi, savasabb és hűvösebb periódusban.

A vörös bolygó körül keringő Mars Express-szonda fedélzetén lévő OMEGA detektor, a bolygó felszínének színképét vizsgálja, és ebből az ott lévő ásványok típusára, összetételére következtet. Eddigi, 18 hónapos üzemelése alatt, 1,5-4,8 km közötti felbontással feltérképezte a Mars 75%-át. A mérések alapján az egykori vizes környezetben képződött ásványokat két nagy csoportra lehet osztani: filloszilikátokra és szulfátokra. Ezek eltérő körülmények között és a bolygó fejlődésének eltérő időszakaiban keletkeztek, emellett térben is elkülönülnek egymástól.

A filloszilikátok, azaz rétegszilikátok jellegzetes, réteges szerkezetű szilikátásványok, amelyek főleg magmás eredetű kőzetek mállásával keletkeznek. Sokat közülük hétköznapi nyelven egyszerűen agyagnak nevezünk. Jelenlétükre a Marson először a Viking-leszállóegységek felszíni megfigyelései, majd a vörös bolygóról érkezett SNC-meteoritok földi laborvizsgálatai utaltak. Az OMEGA megfigyelései alapján, a rétegszilikátok közül nontronitot, chamozitot, montmorillonitot, szmektiteket és szerpentint azonosítottak.

A rétegszilikátok előfordulása erősen behatárolt: sötét színű és vékony üledékes rétegekhez, valamint ezek pusztuló kibukkanásihoz kapcsolódnak. Ilyen sötét üledékkel borított vidékek főleg az Arabia Terra területén, emellett a Syrtis Mayor és a Terra Meridiani északi részén, továbbá néhány kisebb foltban, a Xanthe Terra és a Lunae Planum vidékén fordulnak elő. Fontos jellemzőjük, hogy az ősi Noachiszi korú, azaz kb. 3,6 milliárd évvel ezelőttig keletkezett területeket borítják.

A sötét, agyagos felszíni rétegek kialakulására két elgondolás látott napvilágot. Az egyik szerint bár idős területeken találhatók, csak nemrég alakultak át az idős kőzetekből, valamilyen felszíni mállási folyamat révén. Ebben az esetben azonban, sokkal elterjedtebbnek kellene lenniük, mint ahogy ma látjuk. A másik teória szerint az idős kőzetekből, nem sokkal azok lerakódása után, a kezdeti enyhe éghajlaton már kialakultak (ez esetben a mállástermékek tehát a kiinduló kőzetekhez hasonlóan idősek), majd ezután eltemetődtek. Csak ott mutatkoznak, ahol az erózió révén később kibukkannak a felszínre.

Korábban nehezen magyarázták a bolygón sok helyen megtalálható olivinásvány jelenlétét, amelynek a feltételezett ősi vizes környezetben el kellett volna mállania. Erre a problémára a Nili Fossae nevű terület mostani vizsgálata kínált megoldást. Itt valóban sok az üde olivin, és a fent említett, mállott rétegszilikátok is megtalálhatók - de csak az idősebb, mélyebben fekvő rétegekben. A magyarázat szerint a bolygó egészen korai időszakában történt mállás hozta létre a sötét agyagos rétegeket, amelyekre később olivin tartalmú kőzetek is rakódtak - de a Marson később már nem voltak olyan vizes időszakok, amikor az olivin nagy mennyiségben elmállott volna.

Hasonló helyzet mutatkozik a Mawrth Valles nevű idős vízfolyásnyomnál. Itt az ősi folyóvölgyben alig találni vízben mállott rétegszilikátokat, ellenben ahol a peremén idős rétegek bukkannak a felszínre, már megfigyelhetők. Eszerint itt is a kezdeti időszakban, feltehetőleg meleg, vizes környezetben keletkeztek az elmállott ásványok. A völgy csak a későbbi, már szárazabb éghajlaton vágódott a területbe - tehát a kezdeti meleg és nedves időszak után is lehetett víz. A völgyben azonban csak rövid ideig áramlott víz, illetve a korábbitól eltérő kémiai, fizikai viszonyok uralkodtak a bolygón, ezért ekkor már nem mállott el sok ásvány.

A fentiek alapján tejhát elmondható: a rétegszilikátok a bolygó kezdeti időszakában keletkeztek, vizes és viszonylag meleg környezetben lezajlott felszíni vagy sekély felszín alatti mállással, és agyagos üledékes rétegekben halmozódtak fel. Összetételük változatos, ami sokféle ásvány ősi mállásának az eredménye lehet. Bár a későbbiekben is megjelent a víz a bolygón (pl. Mawrth Valles kialakulása), illetve sok egyéb aktív folyamat formálta a felszínt (pl. a Syrtis Major vulkánjának felépülése, az Isidis-medence becsapódásos kialakulása), hasonló agyagos mállástermékeket kialakító folyamatok nem, vagy csak elvétve zajlottak.

Mindez egybevág azzal a képpel, ami az elmúlt években alakult ki a Mars fejlődéstörténetével kapcsolatban. Eszerint a kezdeti enyhe és nedves éghajlat után csak rövid időszakokra jelent meg víz a bolygón, és ezek során nem keletkeztek nagy mennyiségben agyagos rétegek.

A felszín alól kibukkanó, világos színű, szulfátos üledékes rétegek a Melas Chasma kanyon területén. A perspektívikus képet a Mars Express HRSC kamerájának felvételeiből állították össze. A kép nagyméretű változatának letöltése (fotó: ESA/DLR/FU Berlin, G. Neukum)

A mállott ásványok másik nagy csoportjába úgynevezett hidratált szulfátok tartoznak. Ezek a kezdeti meleg és nedves periódust követő szárazabb, illetve csak néha nedves időszakok mállástermékei lehetnek. A szulfátok világos árnyalatú, néhol több kilométer vastag rétegsort alkotnak, pl. a Valles Marineris, az Aram Chaos, a Terra Meridiani vidékén (az Opportunity rover leszállóhelyén), emellett az északi pólussapkát övező dűnékkel borított gyűrűben is előfordulnak. Míg a rétegszilikátok a kezdeti nedves időszak mállástermékei, a szulfátok később, savasabb és vélhetőleg kevésbé meleg közegben alakulhattak ki. Jellemző keletkezési módjuk a párolgó és így betöményedő sós tavak vizéből történő kiválás lehetett. Az eddigi megfigyelések alapján a mállástermékek fenti két típusa nagyon ritkán fedi át egymást - azaz jól látszik, hogy a felszín kémiai fejlődésének térben és időben két eltérő időszakát képviselik.